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[优秀毕业设计精品] 立式并联机床的理论及应用研究.doc

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[优秀毕业设计精品] 立式并联机床的理论及应用研究.doc

1分类号密级UDC学位论文立式并联机床的理论及应用研究作者姓名指导教师副教授申请学位级别学科类别工学学科专业名称机械设计及理论论文提交日期论文答辩日期学位授予日期答辩委员会主席评阅人2009年6月2立式并联机床的理论及应用研究摘要并联机床PMT(ParallelMachineTool)是上个世纪90年代中期问世的新型制造装备,它是机构学理论、机器人技术和数控技术结合的产物。相对于传统的串联式机床来说,并联机床具有高刚度、高承载能力、高精度以及重量轻、结构简单、制造成本低、标准化程度高等一系列优点,所以它是新一代机床结构的重要发展方向,在许多领域已得到了成功应用,受到国内外学术界的广泛关注。近几年来,少自由度并联机构成为新的研究热点,本文在总结前人对并联机构理论研究的基础上,对2PRR型并联机床进行了初步性研究,为该机构的进一步研究和发展奠定了基础,也为少自由度并联机构的研究增添了新的结构形式。在运动学分析中,通过建立运动坐标系,对并联机床进行运动分析。该2PRR型并联机床为平面两自由度机构,在xoy平面内移动,结构简单,组合能力强。建立并联机构的位置、速度、加速度方程。机构的性能分析中,本文通过计算雅可比矩阵来分析并联机构的奇异位置分析并联机床的工作空间,并结合工作空间综合设计并联机构计算雅可比矩阵条件数,分析并联机床的灵巧性。动力学分析中,首先对机床进行静力学分析,分析并联机床在静止平衡状态的受力情况。其次对并联机床进行动静力学分析,分析并联机床在动态平衡状态的受力情况,其力学平衡方程加入惯性力及惯性力矩约束。最后对并联机床进行动力学分析,采用拉格朗日方程建立并联机床动力学方程。仿真分析中,利用MatlabSimulink模块对并联机床进行运动学仿真,得出2PRR型并联机床的速度,加速度和位移曲线采用MatlabSimMechanics模块对并联机床进行动力学逆解求解仿真,得出该2PRR型并联机床的运动状态和驱动力变化曲线。关键词并联机床雅可比矩阵性能分析仿真3ThetheoryandappliedresearchofverticalparallelMachinetollAbstractParallelMachineToolPMTisanewkindofmanufactureequipmentcameforthinthemiddleof90s.Itcombinesmechanicstheory,robottechniqueandnumericaltechnique.Comparedwithconventionalseriesmachinetool,PMTishighrigidity,highloadbearingability,highprecision,lowweight,simplemechanism,lowmanufacturingcost,highstandardization,andsoon.So,itsanimportantdevelopingdirectionofnewmachinetoolmechanism,andithasbeenusedsuccessfullyinmanyfields,whichisattachedmuchimportancetobyresearchersinandout.Thisfewyears,fewdegreeoffreedomPMTisbecomingthenewresearchdirection.Inthispaper,Asummaryofprevioustheoreticalresearchontheparallelmechanism.the2PRRtypeparallelmachinetooltocarryoutapreliminarystudyoftheinstitutions,whichforfurtherresearchandlaidthefoundationfordevelopment,aswellasaddsthenewformoflessDOFParallelMechanism.Inthekinematicanalysis.Throughtheestablishmentofcoordinatesystemtoanalysisoftheparallelmachinetool.The2PRRtypeparallelmachinetoolwithtwodegreesoffreedom,inxyplanemovement,simplestructure,acombinationofgoodcapacity.Theestablishmentofthelocation,velocityandaccelerationequationsofparallelinstitutions.Intheperformanceanalysisofinstitutions,Inthispaper,bycalculatingtheJacobianmatrixtoanalyzethesingularpositionoftheparallelmechanism.Analysisoftheparallelmachinetoolworkingspaceandcombinewiththeworkingspaceintegratedtodesigntheparallelmechanism.CalculationofJacobianmatrixconditionnumbertoanalysistheparallelmachinetooldexterity.Inthekineticanalysis,thefirsttocarryoutstaticanalysis,Analysisofparallelmachinetoolinthestaticequilibriumofforces.Secondtocarryoutdynamicandstaticmechanicalanalysisonparallelmachinetool,Analysisparallelmachinetoolinastateofdynamicequilibriumofforces,addingtheinertialforceandmomentofinertiaconstraintsinthe4mechanicalforcebalanceequation.Finally,dynamicanalysisofparallelmachinetool,theusedoftheLagrangesequationtoestablishthedynamicequationsofparallelmachines.Inthesimulationanalysis,theuseofMatlabSimulinkmoduletocarryoutkinematicssimulationoftheparallelmachinetool,derivedoutthespeed,accelerationanddisplacementcurveof2PRRtypeparallelmachinetool.theuseofMatlabSimMechanicsmoduletosolvetheinversedynamicssimulationofparallelmachinetool,derivedouttheparallelmachinetoolmotionstationandthedrivingforcecurve.KeywordsParallelMachineToolJacobianmatrixperformanceanalysissimulation

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